Вчені США здійснили прорив у галузі термоядерного синтезу – він тепер може стати безкінечним джерелом енергії

Представники Міністерства енергетики США у вівторок оголосили про історичне досягнення в області ядерного синтезу: вперше американські вчені виробили більше енергії в результаті синтезу, ніж лазерна енергія, використана для експерименту.

Джерело. Про це пише CNN.

Деталі. Для проведення реакції термоядерного синтезу використовується лазерна енергія, і досі у вчених більше енергії йшло на роботу цього лазеру, ніж вдавалося отримати в результаті самої реакції. Такі експерименти проводилися роками.

Однак цього разу вченим вдалося здійснити прорив: вперше на роботу лазера було потрачено 2,05 мегаджоулів енергії, а отримано – 3,15 МДж чистої енергії термоядерного синтезу, таким чином, це на 50% більше енергії, ніж було використано. Це перший раз, коли експеримент призвів до значного збільшення енергії.

Вартість експерименту склала $3,5 млрд. Зазначається, що саме завдяки адміністрації Джо Байдена ця галузь наукових досліджень отримала значне фінансування від держави.

«Цей монументальний науковий прорив є віхою для майбутнього чистої енергії», – сказав сенатор-демократ від Каліфорнії Алекс Паділья.

Прорив був здійснений групою вчених Національної запалювальної установки (National Ignition Facility, NIF) Ліверморської національної лабораторії імені Лоуренса в Каліфорнії 5 грудня – це об’єкт розміром зі спортивний стадіон, оснащений 192 лазерами.

Міністр енергетики США Дженніфер Гранхольм назвала цей прорив «визначним досягненням».

У заяві Гранхольм сказав, що вчені з Лівермора та інших національних лабораторій виконують роботу, яка допоможе США «вирішити найскладніші та актуальні проблеми людства, як-от забезпечення чистої енергії для боротьби зі зміною клімату та збереження ядерного стримування без ядерних випробувань».

Директор Ліверморської лабораторії, доктор Кім Буділ, назвала отримання енергії з термоядерного синтезу «однією з найбільш значущих наукових проблем, які коли-небудь вирішувало людство», і привітала роботу вчених своєї лабораторії.

«Досягнення цього є тріумфом науки, інженерії та, перш за все, людей», – сказала Буділ.

Втім, за словами експертів, поки що до моменту, коли подібні реактори справді зможуть виробляти електроенергію для споживачів, ще дуже далеко.

Кім Буділ, директор Ліверморської лабораторії, каже, що ще є «значні перешкоди», які потрібно подолати з технологією ядерного синтезу, перш ніж стане можливою її комерціалізація.

Вона зазначила, що для «реалізації комерційної термоядерної енергії» вам потрібно буде «зробити багато-багато речей», і будуть ще як прориви, так і невдачі.

Стосовно термінів введення такої енергії в експлуатацію, Буділ сказала, «ймовірно, десятиліття; але не шість, не п’ять десятиліть – як ми звикли казати».

«Я думаю, що це виходить на передній план – і, ймовірно, за умови узгоджених зусиль та інвестицій кілька десятиліть досліджень базових технологій дозволять нам побудувати перші електростанції», – додала вона.

****

Термоядерний синтез – це реакція, при якій два легкі атомні ядра об'єднуються в одне важче, при цьому генеруючи великий обсяг енергії. Те саме відбувається всередині зірок. Американські вчені ще у 60-ті роки минулого століття припустили, що для запуску реакції синтезу можна використовувати лазери, за допомогою яких вдасться створити величезний тиск та температуру, необхідні для запуску реакції. Цей метод був названий керованим термоядерним синтезом, і через багато десятиліть його вдалося втілити в лабораторних умовах.

Щоб виконати термоядерне запалювання, капсулу з паливом помістили в хольраум – крихітну камеру, стінки якої перетворюють лазерне випромінювання на рентгенівські промені. Ці промені стискають паливо до тих пір, поки воно не вибухне, створюючи плазму з дуже високими температурою та тиском.

У рамках багаторічних досліджень у LLNL була побудована серія все більш потужних лазерних систем, що призвело до створення NIF – найбільшої та найпотужнішої лазерної системи у світі. NIF має розмір спортивного стадіону і використовує потужні лазерні промені для створення температур і тисків, подібних до тих, що виникають в ядрах зірок і планет-гігантів.

Бекграунд. Як повідомлялося, Rolls-Royce першим у світі успішно випробував авіаційний двигун на водні, що також стало важливим кроком в напрямку створення невичерпного джерела чистої енергії.